地下室抗浮設(shè)計(jì)分析

廣東鏵建設(shè)計(jì)有限公司，廣東 江門 529300

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)步，城市建設(shè)中對(duì)地下空間的開發(fā)應(yīng)用力度逐漸增加，大量綜合辦公樓、居住小區(qū)以及寫字樓等類型建筑都建設(shè)了眾多地下室當(dāng)作停車場(chǎng)、功能房以及人防地下室。隨著建設(shè)規(guī)模的逐漸擴(kuò)增，大面積的地下室逐漸增多，而地下室的面積和深度持續(xù)上升。由于水文條件、周圍環(huán)境以及地質(zhì)條件等方面因素的作用，現(xiàn)階段地下室的設(shè)計(jì)和施工中存在大量技術(shù)問題需要解決。而地下室的抗浮問題就是其中主要的問題之一，大量實(shí)例表明如果設(shè)計(jì)工作人員不重視地下室的抗浮設(shè)計(jì)，會(huì)對(duì)建筑物應(yīng)用產(chǎn)生非常大的安全問題，輕則地下室的底板開裂、滲水，重則造成地下室出現(xiàn)上浮傾斜等問題，無論哪種情況都會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

1 抗浮設(shè)計(jì)基本概念

地下室建設(shè)完成后，側(cè)壁和底板會(huì)構(gòu)成封閉體，如果地下水位較高，那么該封閉體將會(huì)承受較大的水浮力，側(cè)壁與底板各個(gè)部分將會(huì)遭受外部水壓力而產(chǎn)生變形問題。因此，進(jìn)行地下室抗浮設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)實(shí)施整體的抗浮驗(yàn)算和局部的抗浮驗(yàn)算方法。

（1）整體的抗浮驗(yàn)算。即在地下室受到水浮力影響下，不會(huì)出現(xiàn)上浮破壞問題。為了預(yù)防地下室出現(xiàn)整體上浮問題，通常采取兩種方式來實(shí)現(xiàn)：一是“壓”；二是“拉”。這里的“壓”是指運(yùn)用建筑自重（主要是結(jié)構(gòu)自身的重量，而沒有活荷載）對(duì)水浮力影響進(jìn)行抵抗，當(dāng)建筑自重難以進(jìn)行抵抗時(shí)，采取增大構(gòu)造自重或者是配重措施來滿足抗浮的需求，該方式的局限性是假如地下的水浮力較大時(shí)，則超出結(jié)構(gòu)自重較多，將會(huì)使材料的用量極大上升，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性差等問題。這時(shí)，能夠采取另一措施，即“拉”，“拉”是指通過增加抗拔樁和抗浮錨桿的方式，運(yùn)用樁或錨桿來對(duì)地下水浮力進(jìn)行抵抗，進(jìn)而滿足地下室的整體抗浮需求。無論采取何種方式，都要進(jìn)行整體的抗浮驗(yàn)算，確保結(jié)構(gòu)的抗浮力比1.05倍的水總浮力大。

（2）局部的抗浮驗(yàn)算。除了對(duì)側(cè)壁和底板裂縫強(qiáng)度、強(qiáng)度以及變形進(jìn)行驗(yàn)算，滿足相關(guān)規(guī)范，還需要對(duì)地下室局部薄弱區(qū)域是否滿足抗浮需要進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)大面積的地下室上方建造高層建筑或低層建筑時(shí)，建筑的自重是不勻稱的，而當(dāng)其上部荷載較大時(shí)，地下室的整體抗浮能力也較大，應(yīng)進(jìn)行分塊及分區(qū)抗浮驗(yàn)算。

2 地下室不滿足抗浮要求的原因

（1）設(shè)計(jì)工作人員不清楚基本概念，對(duì)地下室實(shí)施抗浮驗(yàn)算的時(shí)候存在疏忽漏洞，造成地下室的抗浮能力較差。

（2）部分設(shè)計(jì)工作人員只對(duì)地下室的梁、板、墻在地下水的浮力荷載影響下的強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，忽視了地下室的整體抗浮驗(yàn)算，造成整體抗浮能力較差而產(chǎn)生破壞問題。

（3）實(shí)施整體的抗浮驗(yàn)算后滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)后也可能存在問題，因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員忽視了對(duì)地下室抗浮力較差的局部地區(qū)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算，造成部分地區(qū)因遭受超過設(shè)計(jì)荷載的水浮力而產(chǎn)生破壞問題，關(guān)鍵表現(xiàn)在底板隆起及相關(guān)地區(qū)結(jié)構(gòu)構(gòu)件遭受破壞等問題[1]。

（4）對(duì)地下室的底板進(jìn)行抗浮驗(yàn)算時(shí)，僅對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算而不對(duì)變形裂縫寬度進(jìn)行驗(yàn)算將導(dǎo)致底板出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而產(chǎn)生嚴(yán)重漏水問題。

（5）當(dāng)?shù)叵率业幕鶎邮潜容^密實(shí)不透水層、地下水位較低時(shí)，設(shè)計(jì)工作人員忽略地下室受到的水浮力影響，沒有實(shí)施地下室的抗浮驗(yàn)算，其施工又采取密實(shí)基坑支護(hù)方式，只要遇見暴雨情況，施工企業(yè)如果沒有采用有效合理的降水方式，基坑將會(huì)成為一個(gè)大型的集水坑，進(jìn)而出現(xiàn)盆池效應(yīng)，最終地下室因受到過大的水浮力而導(dǎo)致出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞問題。因此，對(duì)地下室進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)時(shí)，不僅需要進(jìn)行全面細(xì)致的驗(yàn)算，還需要對(duì)地質(zhì)勘查報(bào)告進(jìn)行細(xì)致分析。在現(xiàn)場(chǎng)勘查的過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該和地勘部門一同針對(duì)是否發(fā)生盆池效應(yīng)進(jìn)行研究，必要時(shí)提出降水與抗浮的相關(guān)意見。

3 地下室的抗浮技術(shù)方案

3.1 設(shè)計(jì)時(shí)期能夠采取的抗浮方式

（1）使抗浮的設(shè)計(jì)水位下降。經(jīng)過對(duì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，地下室運(yùn)用凈高條件減小地下室的埋深，實(shí)現(xiàn)抗浮設(shè)計(jì)水位下降的需求。具體能夠采用以下兩種方式：第一，如果地下室的基礎(chǔ)型形是筏板基礎(chǔ)，盡可能采取平板式的筏型基礎(chǔ)，這類基礎(chǔ)形式與梁板式的筏型基礎(chǔ)相比梁底標(biāo)高有所增加，從而降低水浮力。第二，設(shè)計(jì)頂板時(shí)應(yīng)盡可能減小梁高或者采取無梁樓蓋方式[2]。其中，采取無梁樓蓋的方式會(huì)增加頂板的厚度，厚頂板不但能增大結(jié)構(gòu)自重，而且在確保運(yùn)用凈高條件下增加底板的標(biāo)高，使抗浮設(shè)計(jì)的水位有效下降。

（2）增大結(jié)構(gòu)自重。當(dāng)結(jié)構(gòu)整體與抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算不相符以及結(jié)構(gòu)自重和水浮力差距不大時(shí)，能夠采取增大結(jié)構(gòu)自重措施來滿足地下室的抗浮需求。具體能夠采用以下三種方式：第一，增大地下室的結(jié)構(gòu)自重，如適當(dāng)增大底板或是頂板厚度。第二，運(yùn)用較大容重的材料對(duì)地下室的地面實(shí)施回填或者適當(dāng)增大頂板的覆土厚度。第三，在條件許可情況下，采取增大層數(shù)等措施來增大結(jié)構(gòu)自重，進(jìn)而幫助地下室對(duì)水浮力影響進(jìn)行抵抗[3]。

（3）布設(shè)抗拔樁。當(dāng)?shù)叵滤惠^高、地下水的浮力遠(yuǎn)超結(jié)構(gòu)自重時(shí)，需要布設(shè)相關(guān)抗浮構(gòu)件對(duì)水浮力影響進(jìn)行抵抗，而抗拔樁是方法之一，抗拔樁經(jīng)過樁和土間的摩擦力與樁身自重對(duì)浮力進(jìn)行抵抗，其能夠勻稱布置在筏板、柱和剪力墻之下，而且也能夠把樁基礎(chǔ)當(dāng)作抗拔樁，且抗拔樁通常擁有較大的抗拔力，易遭受環(huán)境和施工等影響，造價(jià)也是比較高的。在布設(shè)抗拔樁的過程中，應(yīng)注意對(duì)樁身裂縫的寬度進(jìn)行驗(yàn)算，最大的裂縫寬度應(yīng)不大于0.2mm。而且需要依照地下水的腐蝕性對(duì)樁身采用防腐措施，以保證抗拔樁的作用得到最大限度的發(fā)揮[4]。

（4）布設(shè)抗浮錨桿?？垢″^桿主要依靠巖土體或者堅(jiān)硬土層和錨桿間的黏結(jié)力提供抗拔力。由于抗浮錨桿施工工藝周期較短、布設(shè)靈活、施工便利、受力科學(xué)以及造價(jià)較低等多種優(yōu)點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用于基礎(chǔ)施工?？垢″^桿既能在施工與設(shè)計(jì)階段運(yùn)用，也能用在由于抗浮較差造成的事故中進(jìn)行加固處理[5]。

3.2 施工時(shí)期能夠采取的抗浮方式

根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)可以得出，大量抗浮問題出現(xiàn)的原因是施工時(shí)期不重視抗浮或是沒有采用有效合理的抗浮方式。尤其需要注意的是暴雨時(shí)期基坑發(fā)生地表水倒灌的問題，如果沒有及時(shí)采用降水方式，極易導(dǎo)致地下室構(gòu)造由于抗浮較差而造成工程事故。因此，在施工階段，要通過采取布設(shè)降水井等方式將基坑內(nèi)水位調(diào)到底板之下。在地下室構(gòu)造施工結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)對(duì)基坑周圍的黏性土進(jìn)行回填且進(jìn)行分層夯實(shí)，進(jìn)而形成相應(yīng)的止水層，能夠合理預(yù)防施工時(shí)期地表水倒灌的問題。

4 結(jié)束語

地下室抗浮設(shè)計(jì)極為關(guān)鍵，相關(guān)施工單位和設(shè)計(jì)人員一定要有所重視。而且地下室的抗浮設(shè)計(jì)重點(diǎn)是在設(shè)計(jì)過程中需要充分結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)特征、周邊環(huán)境以及水文條件等確定出合理恰當(dāng)?shù)目垢≡O(shè)計(jì)水位，而且必須對(duì)地下室進(jìn)行整體和局部的抗浮驗(yàn)算，以此獲得科學(xué)的康復(fù)數(shù)據(jù)，從而得到科學(xué)的抗浮方式，既確保施工方式的科學(xué)可行性和項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的安全性，又保證項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益良。而且在施工時(shí)期也需要采用有效科學(xué)的抗浮方式，進(jìn)而預(yù)防施工階段的抗浮問題，保證地下室的抗浮質(zhì)量，提升工程的整體質(zhì)量。